一种同步整流Buck-Flyback变换器制造技术

本发明专利技术提供了一种同步整流Ｂｕｃｋ－Ｆｌｙｂａｃｋ变换器，适用于电源中各类控制芯片所需的原、副边隔离工作电压的辅助电源设计，包括同步整流Ｂｕｃｋ变换器、Ｆｌｙｂａｃｋ变换器以及Ｂｕｃｋ同步整流控制电路；其中同步整流Ｂｕｃｋ变换器的输出电压提供原边各类控制芯片所需的工作电压；Ｆｌｙｂａｃｋ变换器的输出电压提供副边各类控制芯片所需的隔离工作电压；Ｂｕｃｋ同步整流控制电路用于提供同步整流Ｂｕｃｋ变换器所需的同步整流控制信号。本发明专利技术不同于已有的拓扑只能提供单路原边或副边输出电压，其能同时提供原、副边隔离的输出电压，副边的输出电压幅值可由原边输出电压设定，电路结构简单，器件承受应力较低，在一定的负载条件下具有稳压效果好、效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种直流开关电源变换器，具体涉及一种适用于DC/DC直流数字电源模 块辅助电源的

技术介绍
随着电子设备的功能越来越复杂，针对更广泛的负载、更低的输出电压以及多种电 源同步进行管理，DSP/FPGA控制的数字电源模块近年来成为热门的研究方向。数字电 源虽然可提供更为强大的监控功能，但DSP/FPGA等数字控制芯片所需要的待机功率也 大大增加。在待机时，数字电源不仅需要提供原边控制芯片所需的工作电压以满足通信 与监控功能，包括故障管理、过电流保护以及避免停机等，以保证远程诊断确保持续的 系统可靠性。另外还需提供副边数字芯片控制所需的工作电压，以提供如输出电压、时 序控制、均流等功能。在高功率密度电源模块设计中PCB空间非常宝贵，如何设计既结 构简单又效率高的辅助电源已经成为数字模块电源设计面临的关键问题之一
技术实现思路
专利技术目的本专利技术针对现代数字电源控制芯片静态工作电流大、待机功耗高、需为原副边各类 控制芯片提供隔离输出电压的特点，提出了一种同步整流Buck-Flyback新型变换器以 专门提供数字电源模块控制芯片所需的辅助电源，以简化设计并提高效率。 技术方案本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案本专利技术的同步整流Buck-Flyback变换器，用于在电源中为各类控制芯片提供原、 副边隔离的工作电压，包括同步整流Buck变换器、Flyback变换器以及Buck同步整流 控制电路，其中同步整流Buck变换器的输出电压用于提供原边各类控制芯片所需的工 作电压；Flyback变换器的输出电压用于提供副边各类控制芯片所需的隔离工作电压；Buck同步整流控制电路用于提供同步整流Buck变换器所需的同步整流控制信号；所述 同步整流Buck-Flyback变换器还包括一个变压器Ll，变压器LI有三个绕组且共用一 个磁芯，即原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组，所述变压器Ll原边绕组设置在 同步整流Buck变换器中、变压器Ll第一副边绕组设置在Flyback变换器中，变压器 Ll第二副边绕组设置在Buck同步整流控制电路中，加在同步整流Buck变换器中变压 器Ll原边绕组上的电压通过变压器Ll分别耦合到Flyback变换器中的变压器Ll第一 副边绕组以及Buck同步整流控制电路中的变压器Ll第二副边绕组。本专利技术同步整流Buck-Flyback变换器中的同步整流Buck变换器由开关控制芯片 IC1、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第二电容C2、第三电容C3、第三电阻 R3、第四电阻R4、续流管Q1、第四电容C4和变压器L1原边绕组构成，其中第一电容 Cl的一端分别与电源正极、第一电阻R1的一端以及开关控制芯片IC1的第8弓l脚连接， 第一电容Cl的另一端分别与电源的负极、第二电阻R2的一端以及开关控制芯片IC1 的第4引脚连接，第一电阻R1的另一端与开关控制芯片IC1的第6引脚连接，第二电 阻R2的另一端与开关控制芯片IC1的第3引脚连接，第二电容C2的一端与开关控制芯 片IC1的第7引脚连接，另一端接原边地；开关控制芯片IC1的第2引脚与第三电容 C3的一端连接，第三电容C3的另一端分别与开关控制芯片IC1的第1引脚、变压器L1 原边绕组的1端以及续流管Ql漏极连接，变压器Ll原边绕组的2端分别与第三电阻 R3的一端、第四电容C4的正极连接，第三电阻R3的另一端分别与开关控制芯片IC1 的第5引脚、第四电阻R4的一端连接；第四电阻R4的另一端分别与第四电容C4的负 极、续流管Q1的源极连接后接原边地，续流管Q1的栅极与Buck同步整流控制电路的 输出端连接。本专利技术同步整流Buck-Flyback变换器中的Flyback变换器由第三二极管D3，第六 电容C6，变压器Ll第一副边绕组依次串接组成，其中第三二极管D3的阳极与变压器 Ll第一副边绕组的4端连接，第三二极管D3的阴极与第六电容C6的正极相连，变压 器Ll第一副边绕组的3端与第六电容C6的负极相连后接副边地。本专利技术同步整流Buck-Flyback变换器中的Buck同步整流控制电路由第一二极管 Dl、第二二极管D2，第五电容C5，第五电阻R5， PNP管Q2，变压器Ll第二副边绕组5组成，其中第一二极管D1的阴极分别与同步Back控制电路的输出端即Ql的栅极、PNP 管Q2的发射极连接，第一二极管Dl的阳极分别与第五电容C5的一端、第五电阻R5 的一端以及第二二极管D2的阴极连接，第五电阻R5的另一端分别与第五电容C5的另 一端、PNP管Q2的基极连接，第二二极管D2的阳极与变压器Ll第二副边绕组的6端 连接，变压器Ll第二副边绕组的5端与PNP管Q2的集电极连接接原边地。本专利技术的同步整流Buck-Flyback变换器，所述变压器Ll原边绕组的1端、第一副 边绕组的3端、第二副边绕组的5端为同名端。按上述方案，所述的同步整流Buck-Flyback变换器由原边的同步整流Buck变换器、 副边的Flyback变换器及Buck同步整流控制电路所组成。变压器Ll不仅能提供原副边 电气隔离功能，同时还作为同步整流Buck变换器的输出电感、Flyback变换器的储能 电感和提供同步整流控制信号的功能。由于原边同步整流Buck变换器始终工作在电感 电流连续的状态，其占空比D得到保证，即使同步整流Buck变换器或Flyback变换器 工作在空载状态，其原、副边的输出电压也能保持稳定。同步整流Buck变换器的输出 电压由其控制电路设定。副边Flyback变换器的输出电压受原边同步整流Buck变换器 的输出电压控制，其副边的输出电压值大小可由变压器L1原边绕组和第一副边绕组之 间的圈数变比来调整。按上述方案，当同步整流Buck变换器的主开关管开通时，Flyback变换器的二极 管D3承受反压，变压器L1不传送能量到副边。当同步整流Buck变换器的续流开关管 开通时，Flyback变换器的二极管D3正向导通，变压器Ll传送能量到副边。有益效果1、 能同时提供原边和副边隔离的稳定输出电压以满足原副边各类控制芯片所需的 工作电压。2、 由于该专利技术的辅助电源功率器件工作在开关模式而非线性模式，工作效率得到 大幅提升。无论电源模块工作在待机模式或正常工作模式，都可直接使用该辅助电源供 电，无需设计额外的辅助电源和切换电路。3、 副边输出电压无需复杂的控制电路设定，其幅值大小由原边输出电压通过线圈 变比直接设定。4、辅助电源工作器件少、功率器件电压应力低、设计简单，降低了成本和对PCB 板空间要求。附图说明图1是现有技术传统辅助电源设计。图2是本专利技术的电路原理框图。图3是本专利技术的电路框图。具体实施例方式以下结合说明附图进一步说明具体实施例方式如图1所示，传统辅助电源通过稳压管Dl设定三极管的基极电压，让三极管或M0SFET管工作在线性区以获得原边控制芯片所需的供电电压，同时通过正激电路提供 副边控制芯片所需的隔离工作电压，如附图1所示。由于数字控制芯片的静态工作电流 在几十毫安，加上其它各类辅助控制芯片所需的工作电流，流过原边三极管的总静态电 流约在O. 1A左右。电源模块工作在宽输入电压范围(如36V 75V)，当输入电压为75V而模块电源工作在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步整流Ｂｕｃｋ－Ｆｌｙｂａｃｋ变换器，用于在电源中为各类控制芯片提供原、副边隔离的工作电压，其特征在于：包括同步整流Ｂｕｃｋ变换器、Ｆｌｙｂａｃｋ变换器以及Ｂｕｃｋ同步整流控制电路，其中同步整流Ｂｕｃｋ变换器的输出电压用于提供原边各类控制芯片所需的工作电压；Ｆｌｙｂａｃｋ变换器的输出电压用于提供副边各类控制芯片所需的隔离工作电压；Ｂｕｃｋ同步整流控制电路用于提供同步整流Ｂｕｃｋ变换器所需的同步整流控制信号；所述同步整流Ｂｕｃｋ－Ｆｌｙｂａｃｋ变换器还包括一个变压器Ｌ１，变压器Ｌ１有三个绕组且共用一个磁芯，即原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组，所述变压器Ｌ１原边绕组设置在同步整流Ｂｕｃｋ变换器中、变压器Ｌ１第一副边绕组设置在Ｆｌｙｂａｃｋ变换器中，变压器Ｌ１第二副边绕组设置在Ｂｕｃｋ同步整流控制电路中，加在同步整流Ｂｕｃｋ变换器中变压器Ｌ１原边绕组上的电压通过变压器Ｌ１分别耦合到Ｆｌｙｂａｃｋ变换器中的变压器Ｌ１第一副边绕组以及Ｂｕｃｋ同步整流控制电路中的变压器Ｌ１第二副边绕组。

【技术特征摘要】
1、一种同步整流Buck-Flyback变换器，用于在电源中为各类控制芯片提供原、副边隔离的工作电压，其特征在于包括同步整流Buck变换器、Flyback变换器以及Buck同步整流控制电路，其中同步整流Buck变换器的输出电压用于提供原边各类控制芯片所需的工作电压；Flyback变换器的输出电压用于提供副边各类控制芯片所需的隔离工作电压；Buck同步整流控制电路用于提供同步整流Buck变换器所需的同步整流控制信号；所述同步整流Buck-Flyback变换器还包括一个变压器L1，变压器L1有三个绕组且共用一个磁芯，即原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组，所述变压器L1原边绕组设置在同步整流Buck变换器中、变压器L1第一副边绕组设置在Flyback变换器中，变压器L1第二副边绕组设置在Buck同步整流控制电路中，加在同步整流Buck变换器中变压器L1原边绕组上的电压通过变压器L1分别耦合到Flyback变换器中的变压器L1第一副边绕组以及Buck同步整流控制电路中的变压器L1第二副边绕组。2、 根据权利要求l所述的同步整流Buck-Flyback变换器，其特征在于同步整流 Buck变换器由开关控制芯片ICl、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第二电容 C2、第三电容C3、第三电阻R3、第四电阻R4、续流管Ql、第四电容C4和变压器LI 原边绕组构成，其中第一电容C1的一端分别与电源正极、第一电阻R1的一端以及开关 控制芯片IC1的第8引脚连接，第一电容C1的另一端分别与电源的负极、第二电阻R2 的一端以及开关控制芯片IC1的第4引脚连接，第一电阻Rl的另一端与开关控制芯片 IC1的第6引脚连接，第二电阻R2的另一端与开关控制芯片IC1的第3引脚连接，第 二电容C2的一端与开关控制芯片IC1的第7引脚连接，另一端接原边地；开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：周岩，王柏林，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]